При аллергических реакциях немедленного типа обязательно наличие гуморальных антител, которые представляют собой белки типа гамма-глобулинов и соединяются только со специфическими антигенами. Комплекс антиген — антитело вызывает различные повреждения в организме. Растворимые антигены чаще всего вызывают реакцию преципитации; антигены в виде эритроцитов, бактерий, вирусов, коллоидальных частиц при соединении со специфическими антителами — реакцию агглютинации. Для обнаружения антител в иммунологии используют различные реакции.
Антитела вырабатываются лимфоидными клетками лимфатических узлов, селезенки, костного мозга, миндалин. Их можно обнаружить в крови через 7—15 дней после введения аллергена. Максимальный уровень антител отмечается в крови в течение нескольких недель и более, затем продукция антител снижается и их можно обнаружить в крови в минимальных количествах в течение нескольких месяцев. Продолжительность жизни антител, циркулирующих в крови, составляет 20 дней; это свидетельствует о длительном синтезе их иммунокомпетентными клетками.
Антитела относятся к глобулинам сыворотки крови. У большинства новорожденных млекопитающих глобулинов очень мало — у них отмечено отсутствие антител. В течение нескольких недель после рождения наблюдается нарастание глобулинов крови и параллельно нарастание уровня антител.
У новорожденного ребенка уровень гамма-глобулинов близок к норме, однако большинство этих гамма-глобулинов материнские. Содержание гамма-глобулинов снижается в течение первых двух месяцев жизни, потому что собственная продукция глобулинов чрезвычайно слаба. Только на третьем месяце жизни продукция гамма-глобулинов достигает определенного уровня.
С помощью метода электрофореза можно разделить различные белковые фракции сыворотки крови и определить, к каким фракциям глобулинов относятся антитела.
Таким образом установлено, что антитела относятся к различным фракциям глобулинов — от гамма до альфа (это иммуноглобулины) (рис.5).
Рис. 5. Иммуноэлектрофорез нормальной сыворотки крови.
Антитела, которые образуются в организме при различных инфекциях, вакцинациях, в большинстве случаев относятся к гамма-глобулинам с молекулярным весом до 180 000. В первой фазе продукции антител обнаруживают макроглобулины с молекулярным весом до 900 000. Основным свойством антител является их способность соединяться с антигенами или, точнее, с определенными группировками их молекулы, которые вызвали образование антител. Химическое строение этих группировок, обладающих антигенной специфичностью, еще неизвестно. Предполагают, что специфичность антител определяется рядом полипептидов или тремя — четырьмя молекулами Сахаров.
«Участок» молекулы антитела, который играет роль в реакции антиген — антитело, очень мал. Современные иммунологические методы исследования (диффузия, электрофорез, ультрацентрифугирование) позволили установить, что большинство иммунных антител имеет два специфических «участка» на каждой молекуле, с помощью которых антитело соединяется со специфическим антигеном,— это валентности антител. Степень притяжения антигена и антитела обусловлена электростатическими и межмолекулярными силами, которыми обладают макромолекулы, а также другими: силами Кулона, силами Ван-дер-Ваальса, а также водородными связями и ковалентностью. Все это определяет характерное строение белковой молекулы.
Реакция антиген — антитело протекает очень быстро. Подсчитано, что полное соединение протеина и антипротеина происходит в течение нескольких секунд при температуре 0°.
Образование комплекса антиген—антитело происходит благодаря двойной валентности антител и поливалентности антигенов. По Marrack, реакция между бивалентными и поливалентными молекулами приводит к образованию соединения, размеры которого постоянно увеличиваются по мере присоединения новых молекул — образуются конгломераты, число гидрофильных группировок которых уменьшается, формируются, таким образом, нерастворимые преципитаты.
Реакция преципитации очень специфична, и с помощью многих методов можно не только обнаружить преципитирующие антитела в сыворотке крови, но и определить их уровень.
Механизм реакции агглютинации имеет много общего с механизмом реакции преципитации. Антигеном в этих реакциях являются бактерии, форменные элементы крови, а также инертные частички, покрытые растворимым антигеном сверху. При этой реакции антитела соединяются с антигенами, находящимися на поверхности клеток и частиц.
Рис. 6. Схема комплекса антиген — антитело.
А — зона избытка антигена; Б — точка эквивалентности; В — зона избытка
антител.
Вследствие бивалентности антител каждая молекула антитела соединяется с двумя частицами антигена, образуя как бы мост между ними (рис. 6), при этом клетки или частицы агглютинируются. Реакция агглютинации строго специфична.
Существует много методик реакции агглютинации, с помощью которых можно определить уровень агглютинирующих антител в сыворотке крови. Эти реакции обладают высокой чувствительностью и достаточной точностью. При серологических реакциях применяют наибольшее разведение иммунной сыворотки, которая дает агглютинацию с микробными телами или клетками крови, взвешенными в солевом растворе. В иммунологии ставят непрямую реакцию, при этом используют нормальные бараньи или человеческие эритроциты, на которых фиксирован антиген. Эритроциты можно расположить и на инертных частицах: латексе, коллодиуме, полистероне и др. Определяют наибольшее разведение сыворотки, дающее видимую агглютинацию. Различные модификации реакции агглютинации позволяют определить антитела при очень низком их уровне — до 0,005 мкг азота белка антител в 1 мл.